Mejora de la producción de arándano con la aplicación de bioestimulantes bacterianos

En la península Ibérica comienzan a ser comunes los cultivos de arándanos en las zonas de montaña de la mitad norte, así como en ciertas zonas localizadas del sur peninsular. En el caso de España, una parte importante de la producción -cerca de 70.000 toneladas-, es destinada a exportación, por lo que este cultivo tiene especial relevancia en la economía agraria debido al valor de mercado e importancia estratégica.

Existe una notable tendencia en la incorporación y reconversión de terrenos agrícolas hacia cultivos arbóreos y arbustivos, dinámica marcada por las características demográficas del entorno rural y las posibilidades de mecanización. A este respecto, algunos cultivos como el arándano presentan una destacada trayectoria en algunas regiones peninsulares como Huelva (España) o Sever do Vouga (Portugal) donde hay plantaciones desde hace un par de décadas, aunque debido a la alta demanda del mercado y las condiciones climáticas que posibilitan una producción en épocas tempranas, su interés ha ido en aumento en otros muchos puntos de la geografía peninsular durante la última década, pero siempre limitado por las necesidades edafoclimáticas del cultivo (Fig.1).

Fig. 1. Ejemplos de cultivos de arándano en la región de Beira Interior (Portugal). En esta región el cultivo de arándano es un cultivo al alza con cientos de nuevas hectáreas todos los años.

La demanda a nivel de mercado se ha visto incrementada por la difusión de las propiedades de los arándanos, nomenclatura aplicada en sentido amplio desde el punto de vista botánico considerando aquellas especies del género Vaccinium que presentan un alto contenido en fibra, baja cantidad de azúcar, y elevada concentración de compuestos antioxidantes como antocianos y flavonoides cuyo consumo ha mostrado estar relacionado con una disminución de enfermedades cardiovasculares.

Aunque de manera natural es común encontrar plantas silvestres de arándano en las regiones montañosas del norte y centro peninsular, su distribución está limitada las zonas con mayor pluviometría y menor ombrotermia de las montañas, en suelos ricos en materia orgánica y buen drenaje. La especie de arándano que encontramos distribuida de manera autóctona en la Península Ibérica se identifica con Vaccinium myrtillus (Foto 1), de distribución euroasiática y porte pequeño, en contraposición con la especie cultivada más extendida, V. corymbosum de origen americano, porte más elevado y menor necesidades de frío y humedad. Este hecho está marcado por los procesos de domesticación dentro del género Vaccinium al que pertenecen los arándanos, llevados a cabo en el continente americano a comienzos del siglo pasado, seleccionándose variedades de mayor porte, menor tendencia al desarrollo de rizomas y ante todo, una amplia oferta de variedades según sus necesidades de horas de frío, este último hecho esencial para la dispersión y la ampliación del rango potencial donde asentar este cultivo.

Foto 1. Arándano silvestre (Vaccinium myrtillus) en su habitat natural.

Microorganismos utilizados como insumos

revolución que está introduciéndose en la agricultura moderna es la incorporación de microorganismos como insumos para la mejora de la producción agrícola, en sustitución o complementación de los tradicionales fertilizantes de síntesis química. La utilización de bioestimulantes ha mostrado ya su potencial en cultivos hortícolas, leguminosos y extensivos para mejorar el rendimiento de los cultivos a través del aporte de nutrientes, la mejora en el aprovechamiento de los recursos del suelo y una reducción de la sensibilidad a los estreses que puedan afectar a la planta. De esta manera los microorganismos son capaces de ejercer su acción a través de los denominados mecanismos de promoción del crecimiento vegetal (PGP-Plant Growth Promotion) que son aquellas actividades que presentan una actividad positiva sobre el desarrollo de la planta, pudiendo ser clasificados en directos o indirectos.

  • Los primeros se basan en aquellas actividades biológicas que tienen una influencia directa, por ejemplo, la solubilización de fosfato.
  • Los segundos se basan en aspectos del metabolismo o la biología del microorganismo, que no tienen por qué ejercer un efecto positivo sobre el desarrollo de la planta, pero que al llevarse a cabo en determinadas condiciones o situaciones mejoran el desarrollo de la planta como por ejemplo la producción de biopelículas en la raíz del cultivo.

Dentro de los mecanismos directos encontramos aquellos relacionados con el aporte de nutrientes al cultivo, como la fijación biológica de nitrógeno llevada a cabo en vida libre por géneros bacterianos como Azospirillum y Azotobacter, o en simbiosis con leguminosas como Rhizobium (Foto 2), pudiendo llegar a aportar al cultivo hasta 70 kilos de nitrógeno por hectárea los primeros y hasta 300 kilos los segundos.

Foto 2. Bacterias rizosféricas fijadoras de nitrógeno cultivadas en laboratorio.

Otro mecanismo es la solubilización de fosfato y potasio del suelo. El fosforo es un elemento normalmente abundante en el suelo, pero no disponible, que debido a la acción de algunos agentes es solubilizado mediante acción química o biológica y puesto a disposición de las plantas a través de la solución del suelo. En caso del potasio depende en gran medida del tipo de suelo, pero el mecanismo de acción es similar.

En tercer lugar, un mecanismo con destacada importancia en determinados ciclos del cultivo es la producción de sideróforos, compuestos orgánicos con capacidad quelante sobre el hierro y cuya captación precisa de mecanismos específicos de reconocimiento compartidos por las bacterias y las plantas.

Bioestimulación indirecta

El último de los considerados mecanismos indirectos es la producción de fitohormonas como auxinas, citoquininas y giberelinas. Este mecanismo permite a las bacterias modificar el desarrollo de la planta incrementando el desarrollo radicular aumentando el volumen de raíz y mejorando el desarrollo de la parte aérea de la planta. Entre los mecanismos encontramos actividades muy variadas como por ejemplo la producción de enzimas líticas capaces de atacar a patógenos, la producción de biofilms o biopelículas mediante los cuales competir activamente por el espacio en la rizosfera desplazando a otros microorganismos no deseables para el cultivo.Otro de los mecanismos considerados indirectos es la producción ACC-desaminasa una enzima que actúa sobre el precursor del etileno, una fitohormona estrechamente ligada como respuesta al estrés y que induce procesos de senescencia en las plantas. De esta manera las bacterias son capaces de reducir la incidencia del de los estreses abióticos en el cultivo. También se ha descrito como algunas de las bacterias empleadas como bioinoculantes son capaces de inducir un estado denominado resistencia sistémica mediante el cual, la planta activa mecanismos moleculares de respuesta a estreses abióticos y bióticos por lo que el cultivo va a presentar una menor susceptibilidad a condiciones adversas.

Estos mecanismos permiten hacer un uso más racional de los recursos, mejorando la eficiencia en la que el cultivo utiliza los recursos edáficos, además de incrementar el estado de salud de la planta y la capacidad de respuesta frente a las condiciones adversas a las que se enfrenta el cultivo, especialmente relevante en el escenario actual de cambio climático y en un cultivo especialmente dependiente de condiciones ambientales como es el arándano.

Evaluación de microorganismos

La evaluación de estos mecanismos es un proceso esencial en la selección de microorganismos, llevándose a cabo en primera instancia a nivel de laboratorio con el objetivo de seleccionar aquellos microorganismos que presenten las características más adecuadas para interactuar con el cultivo. Otro de los procesos esenciales desarrollados para la selección de biofertilizantes adecuados es la identificación de los microorganismos, es decir, conocer que especies de microorganismos van a ser utilizadas como inoculantes en la agricultura, seleccionando aquellos que sean inocuos para la salud de las personas las plantas y los animales, siendo esta una premisa qué debe regir en la selección de microorganismos útiles para su aplicación a cultivos.

Figura 2. Composición taxonómica de las poblaciones bacterianas de 3 localizaciones de cultivos de arándanos donde se observa como la raíz incrementa o reduce la proporción de unos determinados taxones e incluso otros aparecen ausentes. Conocer estas dinámicas permite crear estrategias personalizadas de bioestimulación con el objetivo de diseñar una agricultura más eficaz.

La identificación de microorganismos es una actividad esencial debido al gran número de microorganismos que habitan en el entorno de la planta y en su interior. Las técnicas de secuenciación masiva nos permiten conocer de manera eficaz la diversidad completa que encontramos asociada a las plantas y a los ambientes donde crecen. Estas técnicas autorizan, a partir de ADN total del suelo, a conocer que especies están presenten en el suelo. Mediante estas técnicas de secuenciación masiva hemos conseguido conocer cómo las plantas actúan como medio selectivo para las poblaciones de bacterias y hongos que habitan en el suelo. Se ha observado que las plantas son capaces de crear un volumen alrededor de su raíz influenciado por la exudación de compuestos orgánicos que modifican las poblaciones microbianas del suelo creando lo que se denomina rizosfera, qué sería el volumen de suelo que se encuentra bajo la influencia de la planta. A su vez, también se ha observado como la planta es capaz de actuar como filtro para las poblaciones rizosféricas, seleccionando ciertos microorganismos que son capaces de colonizar el interior de la planta (Fig. 2). Este conocimiento nos permite crear nuevas estrategias para el diseño de bio estimulantes adaptándolo a las necesidades del cultivo y a las condiciones edafoclimáticas locales permitiendo de esta manera aumentar la eficiencia en la aplicación de microorganismos.

Mejora de la producción

Otro aspecto relevante de los microorganismos es la capacidad que han mostrado para mejorar la producción a nivel cualitativo, incrementando la concentración de compuestos bioactivos como son los compuestos fenólicos y las vitaminas, de especial relevancia en el arándano, siendo una de las razones por las que este fruto rojo es tan apreciado. Esta actividad se ha observado asociada a la inoculación de bioestimulantes del género Rhizobium y Phyllobacterium cuando han sido aplicados en cultivos hortícolas como la lechuga y otros cultivos de frutos rojos como la fresa, observándose un incremento en la concentración de compuestos fenólicos coloreados y no coloreados, y en el caso de la fresa se han descrito incrementos en la concentración de vitamina C de hasta un 120%.

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